涂覆技术与涂覆型催化剂研究进展

对涂覆技术及涂层与载体的结合机理进行概述,对比滚涂、喷涂、浸涂3种常用的催化剂涂覆技术,总结上述3种涂覆技术对原料性质和涂覆工艺的要求。滚涂采用涂层粉体为原料,主要用于球形催化剂;喷涂、浸涂以涂层浆液为原料,可用于各种形状催化剂。概述滚涂催化剂、喷涂催化剂、浸涂催化剂研究进展,包括涂覆工艺参数优化、原料性质调变及助剂选取对涂覆型催化剂性能的影响,以及改进涂覆型催化剂物化性能的方法。提出难以兼顾机械性能和反应性能是涂覆型催化剂应用受到限制的主要原因,改进涂覆型催化剂的综合性能、提高其应用价值是未来涂覆技术的研究重点。

固体酸改性CeO_(2)基涂覆型催化剂脱硝性能研究

燃煤与生物质燃料进行耦合掺烧是未来降低电力行业碳排放的重要路径之一。稀土脱硝催化剂以其良好的抗碱金属中毒能力,成为未来新型脱硝催化剂的重要发展方向之一。通过引入固体酸WO_(3)和Nb_(2)O_(5)氧化物对CeO_(2)结构及表面性质进行改性,显著提高了催化剂的NH_(3)-SCR反应性能。制备的系列NbO_(x)-WO_(x)/CeO_(2)(NbWCe)涂覆型工业催化剂,在GHSV=30000 h^(-1)的高空速条件下,可实现在250~450℃内NOx的转化率在80%以上,具有较宽的温度操作窗口和超过90%的N_(2)选择性。表征结果表明,尽管WO3物种导致CeO_(2)晶体的长大,降低催化剂的比表面积,但其提供更多的强酸性位,促进催化剂对NH_(3)的吸附及利用,并抑制其非选择性氧化,促使高温区SCR活性明显升高。另一方面,Nb和Ce之间的相互作用促进催化剂表面更多Ce^(3+)和活性氧物种的形成,增强对NO的氧化能力,使低温区SCR反应性能得到显著升高。因此,通过改变催化剂中WO_(3)和Nb_(2)O_(5)的比例,可实现NbWCe催化剂活性温度窗口调控,满足电厂不同的运行工况需求。

表面涂覆型低温氧化催化剂的开发与中试应用

本次研究中应用分布浸渍方式进行低温粉末脱销催化剂的植被,添加黏结剂制备出催化剂浆料,同时将用黏土为基础材料制备表面涂覆型蜂窝催化剂。经由实验研究,显示出在涂层的厚度为110μm时,能够获取到与100%成型蜂窝体趋于一致的脱销活性,在250℃的条件下,抗硫抗水中毒性稳定性会超出100h,其耐磨性也能够符合相关标准。

涂覆型蜂窝体催化剂的制备与烟气一氧化碳催化净化性能

钢铁烧结烟气CO排放问题日渐被广泛关注,然而当前缺乏面向大流量烟气的高效实用型CO净化技术。将粉末催化剂涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体上制得了一系列涂覆型催化剂,基于系列表征技术分析了涂覆型催化剂的理化特性,并在实际烧结烟气条件下评测了CO催化性能。结果表明:浆液1wt‰聚乙烯醇含量与300℃焙烧可促进粉末催化剂在载体表面分布的均匀性,并提高了Mn^(4+)/Mn^(3+)与O_(ads)/O_(latt)比值;优选涂覆型催化剂经过60 min超声后的涂层脱落率为1.25%;在7500 h^(-1)空速、1%CO、8%水蒸气含量、110℃下可达到99%CO转化率,并在72 h内保持稳定;在基于某钢厂实际脱硫后的烧结烟气中,720 h后效率可稳定在82%以上。研究可为工业烟气CO净化技术的应用提供参考。

硅系黏结剂对涂覆型蜂窝体催化剂性能的影响

以黏土蜂窝体为廉价载体浸涂V–W–Ti催化剂浆料,制备涂覆型蜂窝体催化剂。考察了涂覆型蜂窝体催化剂制浆过程中分散剂、黏结剂、增强剂等因素,并通过XRF,XRD,BET及SEM等手段对其表征。结果表明,黏结剂对催化剂脱硝活性和强度影响最大,黏结剂B3制备的涂覆型蜂窝体催化剂脱硝活性和强度最优,表面形成了致密的涂层,具有更高的强度。在优化参数条件下制备的涂覆型蜂窝体催化剂单孔道NO转化率达20.3%,优于商用挤出型蜂窝体催化剂(NO转化率18.1%,单孔道),其催化剂用量显著降低。耐磨测试结果预测,所制涂覆型蜂窝体催化剂在焦化厂烟气条件下稳定工作时长预期达128000 h,极具工业应用前景。